إدخال الدوار من المحرك عالي السرعة

أ يعد الدوار للمحرك عالي السرعة جزءًا حاسمًا من محرك عالي السرعة ، وعادة ما يجسد عمود الدوران. إنه يعمل عن طريق تسخير الطاقة الكهربائية الناتجة عن المحرك لنقل الحركة الدورانية للأجهزة الميكانيكية. تتمثل السمة المميزة للدوارات ذات السرعة العالية في سرعتها الدورانية العالية ، وغالبًا ما تتجاوز 10،000 ثورة في الدقيقة (دورة في الدقيقة).

في التصميم الهيكلي للدوارات الحركية عالية السرعة ، يجب إيلاء اعتبار كبير لعوامل مثل قوة الطرد المركزي وقوة التأثير التي تنشأ من التشغيل عالي السرعة. هذا يستلزم تحسين الأداء الخفيف المحوري ، وأداء الموازنة الديناميكية ، ومقاومة التآكل. توجد العديد من الأنواع الهيكلية الشائعة من دوارات المحرك عالية السرعة ، بما في ذلك نوع الأكمام ، ونوع القرص ، ونوع التعليق المغناطيسي ، ونوع Coplanar. يجب أن يعتمد اختيار النوع الهيكلي على الاحتياجات العملية.

المحركات عالية السرعة ، التي تتميز بحجم صغير ، وكثافة عالية الطاقة ، والاتصال المباشر مع الأحمال عالية السرعة ، والقضاء على أجهزة تزييف السرعة الميكانيكية التقليدية ، وضوضاء النظام المنخفض ، وكفاءة نقل النظام المحسنة ، ولديها آفاق تطبيقات واسعة في مجالات مختلفة مثل آلات الطحن عالية السرعة ، وتوزيعات التداول ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع ، والتوزيع على طاقة ، وتوزيع طاقة ، وتوزيع طاقة ، وتوزيع طاقة ، وتوزيع طاقة ، وتوزيعها على طاقة. طائرة أو معدات إمدادات الطاقة على متن السفينة. لقد أصبحوا واحدة من النقاط الساخنة في مجال الهندسة الكهربائية الدولية.

تشمل الخصائص الرئيسية للمحركات عالية السرعة سرعة دوار عالية ، وتردد لتيار متعرج عالية الثابت وتردد التدفق المغناطيسي في قلب الحديد ، وكثافة الطاقة العالية وكثافة الخسارة. تتطلب هذه الخصائص التقنيات الرئيسية وطرق التصميم الفريدة للمحركات عالية السرعة ، وتميزها عن المحركات التقليدية. الدوارات المحرك عالية السرعة عادة ما تدور بسرعات تزيد عن 10000 دورة في الدقيقة. أثناء الدوران عالي السرعة ، تكافح الدوارات الرقمية التقليدية لتحمل قوى الطرد المركزي الهائل ، مما يستلزم اعتماد هياكل دوار عالية القوة أو الصلبة. بالنسبة لمحركات المغناطيس الدائمة ، تكون مشكلات قوة الدوار أكثر بروزًا لأن مواد المغناطيس الدائمة الملبدة لا يمكنها تحمل الإجهاد الشد الناتج عن دوران الدوار عالي السرعة ، مما يستلزم تدابير وقائية للمغناطيس الدائم.

علاوة على ذلك ، فإن الاحتكاك عالي السرعة بين الدوار وفجوة الهواء ينتج عنه خسائر احتكاك على سطح الدوار أكبر بكثير من تلك الموجودة في المحركات التقليدية للسرعة ، مما يشكل تحديات كبيرة للتبريد الدوار. لضمان قوة دوار كافية ، غالبًا ما تكون الدوارات ذات السرعة العالية نحيلة ، مما يزيد من احتمال الاقتراب من سرعات الدوران الحرجة مقارنة بالمحركات التقليدية. لتجنب الرنين الثني ، من الأهمية بمكان التنبؤ بدقة بالسرعة الدورية الحرجة لنظام الدوار.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تعمل محامل المحركات التقليدية بشكل موثوق بسرعات عالية ، مما يستلزم اعتماد أنظمة تحمل عالية السرعة. يولد التيار المتناوب عالي التردد في اللف والتدفق المغناطيسي في جوهر الحديد الثابت للمحركات عالية السرعة خسائر إضافية عالية التردد في ملجأ المحرك ، ولبان الحديد الثابت ، والدوار. يمكن عادةً تجاهل تأثير الجلد وتأثير القرب على خسائر اللف عندما يكون تردد تيار الجزء الثابت منخفضًا ، ولكن في حالات التردد العالي ، يظهر اللجوء إلى التأثير على الجلد تأثيرًا كبيرًا وتأثيرًا قربًا ، مما يزيد من خسائر إضافية.

لا يمكن أن يؤدي تواتر التدفق المغناطيسي العالي في قلب الحديد الثابت للمحركات عالية السرعة إلى إهمال تأثير تأثير الجلد ، ويمكن أن تؤدي طرق الحساب التقليدية إلى أخطاء كبيرة. لحساب الخسارة الأساسية للحديد في محركات عالية السرعة ، من الضروري استكشاف نماذج حساب فقدان الحديد في ظل ظروف التردد العالي. تنتج التوافقيات المكانية الناتجة عن انتقاء الجزء الثابت وتوزيع اللف غير المتصاعد ، وكذلك التوافقيات الزمنية الحالية الناتجة عن إمدادات الطاقة PWM ، وكلها تنتج خسائر تيار كبيرة في الدوار. يشكل حجم الدوار الصغير وظروف التبريد السيئة صعوبات كبيرة في تبريد الدوار. لذلك ، فإن حساب دقيق لخسائر تيار الدوامة الدوارة واستكشاف التدابير الفعالة لتقليلها أمر بالغ الأهمية للتشغيل الموثوق للمحركات عالية السرعة.

علاوة على ذلك ، تشكل الفولتية أو التيارات عالية التردد تحديات لتصميم وحدة التحكم في المحركات عالية السرعة عالية السرعة. تعد المحركات ذات السرعة العالية أصغر بكثير من المحركات التقليدية للسرعة ذات الطاقة المكافئة ، والتي تتميز بكثافة طاقة عالية وكثافة الخسارة ، وكذلك التبريد الصعب. بدون تدابير تبريد خاصة ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة المحرك بشكل مفرط ، مما يؤدي إلى تقصير الحياة المتعرجة. خاصة بالنسبة لمحركات المغناطيس الدائمة ، يمكن أن تؤدي درجة حرارة الدوار المفرطة إلى إزالة المغناطيسات الدائمة التي لا رجعة فيها.

تشير المحركات عالية السرعة عمومًا إلى المحركات ذات السرعات الدورية التي تتجاوز 10000 دورة في الدقيقة أو قيم صعوبة (ناتج السرعة الدورانية والجذر التربيعي للطاقة) تتجاوز 1 × 10^5. من بين الأنواع المختلفة من المحركات المتاحة حاليًا ، تشمل تلك السرعات العالية بنجاح المحركات التعريفية ، ومحركات المغناطيس الدائمة الداخلية ، ومحركات الإرجاع المحولة ، وبعض المحركات المغناطيسية الدائمة الخارجية ومحركات القطب المخلب. تكون الهياكل الدوارة للمحركات التعريفية عالية السرعة بسيطة نسبيًا ، مع وجود الجمود الدوراني المنخفض والقدرة على العمل لفترات طويلة في ظل درجة حرارة عالية وظروف عالية السرعة ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات عالية السرعة.

باختصار ، تعد الدوارات المحركية عالية السرعة مكونات محورية تتيح تشغيل المحركات عالية السرعة ، والتي تتميز بسرعاتها العالية الدورانية ، والتصميمات الهيكلية الخاصة ، والتحديات في أنظمة التبريد والمحمل. مع التطورات التكنولوجية والترقيات الصناعية ، يتم تطبيق المحركات عالية السرعة بشكل متزايد في مجالات مثل السيارات الكهربائية والفضاء والروبوتات الصناعية والطاقة النظيفة ، مما يؤدي إلى تطوير المواد والتقنيات عالية الأداء. على سبيل المثال ، يعزز الاستخدام الواسع النطاق لدوارات ألياف الكربون بشكل كبير كفاءة المحرك والمتانة ، مما يمثل حقبة جديدة من تقنية المحركات عالية السرعة.